В. Корогодин - Информация как основа жизни
Специфичность целенаправленного действия для живых организмов, причем для всех без исключения, заставляет обратить на это понятие особое внимание. Определение понятия "целенаправленное действие" попытаемся дать, вычленив то, что есть у него общего с изменениями, происходящими при спонтанном течении событий, а что – специфического.
Пусть s – "исходная ситуация" или пространство режимов, в котором могут происходить различные события. Пусть Z - одно из таких событий, вероятность осуществления которого 0≤ р ≤1. Тогда спонтанное осуществление Z можно описать преобразованием (10)
где w - другие изменения исходной ситуации, неизбежно сопутствующие осуществлению Z.
Назовем событие Z "целью". Будем так воздействовать на процессы, протекающие в s, чтобы вероятность осуществления Z увеличилась до значения Р. Это и будет "целенаправленное действие". Описать его можно как (11)
где R - ресурсы, содержащиеся в s и идущие на осуществление действия; Q – "механизм", или оператор, применение которого в условиях s приводит к желаемому результату; I – информация, на основании которой этот оператор построен; и w – события, неизбежно сопутствующие осуществлению Z, или "побочные продукты" достижения цели.
Назовем R, S, Q, I, Z и w компонентами целенаправленного действия, а р и Р – его характеристиками. Можно утверждать, что преобразование (11) есть полное определение целенаправленного действия: любое действие, сколь бы ни было оно простым или сложным, можно полностью описать, задав его компоненты и характеристики.
Сопоставляя выражения (10) и (11), мы видим, что целенаправленные действия отличаются от спонтанных изменений лишь в одном отношении – наличием компонента Q, или оператора. Собственно, целенаправленность воздействия Q на s, приводящая к увеличению вероятности достижения цели Z, обусловливается только тем, что оператор Q организован так, чтобы его "вмешательство" в спонтанный ход событий приводило к такому результату. Именно поэтому структуру или устройство оператора можно назвать целесообразным.
Информация
Итак, основное наше утверждение, относящееся к оператору как единственному компоненту целенаправленного действия, отличающему его от спонтанного течения событий, можно сформулировать следующим образом: оператор не может возникнуть случайно, сам по себе, а должен быть построен в соответствии с I, т. е. заранее имеющейся программой или планом. Совокупность приемов, правил или сведений, необходимых для построения оператора, будем называть информацией. Обозначать информацию будем символом I. Запись Q(I) будет означать, что данный оператор Q построен в соответствии с данной информацией I. Информацию можно также определить как совокупность закодированных сведений, необходимых для принятия решений и их реализации.
Таким образом, мы определили информацию как "руководство к действию", как то, что необходимо для построения любого оператора [4]. Естественно возникают вопросы о правомочности и адекватности такого определения.
Мы используем операционное определение понятия "информация", а по ходу изложения дополним его перечислением свойств того, что это понятие отображает. Выбор такого способа не произволен: опыт показывает, что понятие "информация" невозможно вывести из представлений, относящихся к миру вещей, – ведь, как отмечал Н. Винер [5], "информация есть информация, а не материя и не энергия". Определение информации через описание форм ее проявления и ее свойств представляется вполне правомочным. Формой проявления информации, как мы видели, и является оператор – необходимый компонент целенаправленного действия.
Посмотрим теперь, насколько наше определение информации адекватно тем представлениям, которые обычно связывают с этим термином.
Обыденное понимание слова "информация" наиболее близко к его исходному значению: это либо "сведения, содержащиеся в сообщении" (имя существительное), либо "процесс передачи сведений" (глагол). В обоих случаях слово "информация" отражает тесную связь между "сведениями" (собственно "информация") и содержащими их сообщениями. Этот термин отражает также то, что сообщения служат для передачи сведений от "отправителя" (источника информации) к "адресату" (ее приемнику), которому, следовательно, они для чего-то нужны. Нужность информации предполагает возможность ее использования, а специфика использования информации определяется ее семантикой. Предполагается при этом, что одни и те же сведения – т. е. информация, обладающая одной и той же семантикой, – могут быть переданы от источника к адресату только в виде сообщений, представляющих собой некий физический феномен, т. е. материальный объект. Само собой разумеется, что природа этого феномена может быть самая разнообразная, вне зависимости от семантики информации, или, что то же самое, что с помощью сообщений одной и той же физической природы можно передавать самую разную информацию.
Таким образом, информацию можно создавать, принимать, использовать и передавать. Информацию можно также сохранять. Хранение информации, как необходимый промежуточный этап между ее приемом и использованием или приемом и передачей, позволяет также "запасать информацию впрок", про запас, на всякий случай. Физическая природа сообщений или записей, содержащих информацию, в случаях ее приема, хранения, передачи и использования может быть – и, по существу, всегда бывает – разная.
Прием или создание информации, ее хранение, передачу и использование будем называть элементарными информационными актами, а осуществление всей совокупности таких актов – информационным процессом. Из повседневного опыта мы знаем, что ни один из информационных актов не может осуществляться сам по себе, спонтанно, – для этого требуются специальные механизмы или устройства. Совокупность механизмов, обеспечивающих полное осуществление информационного процесса, будем называть информационной системой. Элементарной информационной системой будем называть такую, дальнейшее подразделение которой приведет к расчленению механизмов, обеспечивающих осуществление отдельных элементарных информационных актов. Вне информационной системы информация может лишь сохраняться в виде записей на тех или иных физических носителях, но не может быть ни принятой, ни переданной, ни использованной.
Ниже мы увидим, что все эти особенности информации, хорошо знакомые нам из повседневного опыта, являются следствиями из ее свойств, общих для всех известных нам видов информации.
Посмотрим теперь, какие реальные объекты окружающей нас действительности могут быть названы информационными системами. При этом мы все время должны иметь ввиду, что информация может существовать только в какой-либо информационной системе, в виде "записи" на том или ином "носителе"; что семантика информации не связана со способом ее записи и физической природой носителя.
Так как слово "информация" первоначально использовалось только для обозначения содержательной стороны сообщений, которыми обмениваются между собой люди, то естественно, что первой ставшей нам известной информационной системой был также человек. Сообщества людей представляют собой информационные системы высокого ранга, сложнейшим образом переплетающиеся между собой и входящие в единую общечеловеческую информационную суперсистему. Специфическую для человека информацию, которой обмениваются люди при помощи устной и письменной речи, обычно называют знанием.
Информацией называют также те сведения, которыми обмениваются между собой животные и которые, будучи восприняты, существенно влияют на их поведение. Такая информация передается от индивида к индивиду посредством различных сигналов, в ходе обучения (например, родителями детенышей), путем подражания другим особям или создается в мозгу животного заново, на основе собственного жизненного опыта. Это –поведенческая информация. Информационными системами, оперирующими с такой информацией, являются все многоклеточные животные, включая человека, а возможно, и некоторые одноклеточные.
Третий известный нам вид биологической информации – генетическая. Генетическая информация записана в нуклеиновых кислотах (обычно ДНК) клеток последовательностью оснований и определяет фенотипические особенности всех без исключения живых существ - животных, растений, грибов, бактерий и вирусов. Специфическими для этой информации системами являются все генетические компоненты живых организмов.
Утверждение о том, что информация обязательно присуща всем живым объектам, можно дополнить утверждением, что вне живых систем нет и не может быть биологической информации, которая не была бы создана каким-либо живым объектом.
На последнем утверждении стоит дополнительно остановиться. У любого живого объекта может измениться количество и семантика содержащейся в нем информации. Есть только три пути таких изменений: получение новой информации, создание ее и утеря тех или иных фрагментов. Для биологических систем очень характерны передача и утеря информации. Получение информации неразрывно связано с получением сообщения, эту информацию содержащего, с последующим ее хранением или перекодировкой и использованием. Использование информации, очевидно, может быть в том случае, если она попадает в иерархически подобную или более высокую информационную систему. Включение ее в систему будет облегчено в семантически родственных системах. Получение информации бывает связано со случайным или неслучайным изменением носителей информации. Это относится к генетической, поведенческой и особенно к логической информации. Утеря фрагментов информации, например генетической, может иметь разные последствия для организмов, в том числе и положительные, но в определенных ситуациях она может попадать во внешнюю среду вне своей информационной системы и будет там находиться до полного разрушения своих носителей. Она может быть также случайно подобрана из внешней среды и включиться в другую информационную систему (горизонтальный перенос генетической информации, см., например [6, 7]), но роль такого рода процессов в эволюции информации никто специально не рассматривал. Изменение окружающей среды является поводом для создания, но никак не источником новой информации. В любом случае, однако, совершенно ясно, что возникать самостоятельно, вне живых организмов, биологическая информация не способна [8].
